汽車功率模塊的可靠性分析以及壽命預(yù)測.pdf

1、汽車功率模塊的廣泛應(yīng)用，使其可靠性的要求越來越高。在使用過程中，由于模塊發(fā)熱，芯片連接層之間的材料熱膨脹系數(shù)的不匹配，導(dǎo)致模塊內(nèi)部產(chǎn)生交變的熱應(yīng)力和熱應(yīng)變，從而導(dǎo)致連接層萌生裂紋，在循環(huán)的熱應(yīng)力和熱應(yīng)變下，裂紋擴展導(dǎo)致連接層失效。本文運用有限元分析軟件ANSYS，對兩種不同結(jié)構(gòu)的汽車功率模塊進行了可靠性分析，主要工作與結(jié)果如下:
　　1.對于焊點結(jié)構(gòu)的汽車功率模塊，分別應(yīng)用基于Anand粘塑性本構(gòu)模型的能量法以及基于Wong蠕變本

2、構(gòu)模型的有效應(yīng)變法對汽車功率模塊在熱循環(huán)條件下的失效問題進行模擬分析，并利用不同的壽命預(yù)測模型對焊點的疲勞特征壽命進行預(yù)測。研究表明，對于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的功率模塊，以蠕變?yōu)榛A(chǔ)的壽命預(yù)測模型得到的疲勞特征壽命更接近實驗結(jié)果。
　　2.將低溫?zé)Y(jié)納米銀焊膏作為汽車功率模塊的芯片互連材料，運用基于Anand粘塑性本構(gòu)模型的能量法和基于Wong蠕變本構(gòu)模型的有效應(yīng)變法對低溫?zé)Y(jié)納米銀焊膏互連結(jié)構(gòu)進行了相關(guān)的模擬分析以及疲勞特征壽命的預(yù)測。研究

3、表明:與傳統(tǒng)錫鉛焊料SAC305相比，相同加載條件下，抗拉強度以及抵抗熱疲勞的能力有較大的提高。
　　3.應(yīng)用兩種不同的壽命預(yù)測方法對介于引線框架與MOSFET之間的焊點厚度、MOSFET與DBC(Direct Bond Copper)之間的焊點厚度，以及MOSFET的厚度進行了參數(shù)化研究，比較分析了焊點厚度以及MOSFET的厚度對各部分焊點的疲勞特征壽命的影響。
　　4.基于帶引線鍵合結(jié)構(gòu)的汽車功率模塊，實現(xiàn)了子模型技術(shù)在